本發(fā)明屬于環(huán)境分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種霧霾二次顆粒物的直接測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

近些年，大氣霧霾已成為全國(guó)范圍內(nèi)的重大民生問(wèn)題，不僅造成能見(jiàn)度下降，也對(duì)人體健康造成累積性負(fù)面影響。自2013年1月北京出現(xiàn)重霧霾事件以來(lái)，PM_2.5污染即成為當(dāng)今我國(guó)最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。目前常用的顆粒物分析方法為膜采樣-離子色譜及在線(xiàn)觀測(cè)手段，通過(guò)定量后的質(zhì)量濃度與排放、氣象等參數(shù)條件，推測(cè)其可能的形成機(jī)理。此方法缺少對(duì)顆粒物形成過(guò)程的直接觀測(cè)，無(wú)法衡量氣相反應(yīng)、液相反應(yīng)、非均相反應(yīng)以及碰并吸附、吸濕增長(zhǎng)等化學(xué)物理作用對(duì)硫酸鹽生成的影響程度。因此，探索快速高效的顆粒物單顆粒檢測(cè)方法已成為當(dāng)今環(huán)境分析領(lǐng)域的重要研究方向之一。

當(dāng)前單顆粒分析方法包括顆粒物形貌研究的掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和基于官能團(tuán)分析的拉曼光譜等。表面增強(qiáng)拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)光譜的出現(xiàn)為大氣顆粒物的理化特征及成因分析提供了新方法。SERS現(xiàn)象是由粗糙表面引起的拉曼信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)，到1997年SERS效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了單分子檢測(cè)。通過(guò)觀察分子在基底材料表面的SERS信號(hào)，可確定待測(cè)物的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)。該技術(shù)在化學(xué)、材料等領(lǐng)域的應(yīng)用很廣，但在大氣污染方面應(yīng)用較少。SERS技術(shù)可以對(duì)顆粒物有機(jī)物的官能團(tuán)和化學(xué)鍵進(jìn)行定性判別，從而為二次顆粒物形成機(jī)制提供更有力、更直觀的證據(jù)，是對(duì)基于色譜、質(zhì)譜等技術(shù)所獲得的化學(xué)信息的有力補(bǔ)充，因此在PM_2.5及霧霾成因方面的應(yīng)用潛力巨大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種霧霾二次顆粒物的直接測(cè)定方法，首先使用分級(jí)采樣器在Ag膜上捕集單分散的大氣顆粒物，此時(shí)顆粒物靠近Ag膜表面，產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射現(xiàn)象，利用共聚焦顯微拉曼光譜儀可以快速實(shí)現(xiàn)單顆粒大氣顆粒物的組分檢測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種霧霾二次顆粒物的直接測(cè)定方法，取多片Ag膜作為大氣顆粒物采集膜，分別安裝在分級(jí)采樣器每一級(jí)的膜托上，在恒定的氣體流量下捕集一定時(shí)間，然后將已捕集顆粒物的Ag膜切取合適尺寸，固定在載玻片上，利用共聚焦顯微拉曼光譜儀實(shí)現(xiàn)顆粒物的信號(hào)采集。

本發(fā)明中，采集時(shí)間根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)AQI小于50，采樣時(shí)間15-20min；當(dāng)AQI在50-100之間時(shí)，采樣時(shí)間為10-15min；AQI在100-150間，采樣時(shí)間為8-10min；AQI在150-200間，采樣時(shí)間為6-8min；AQI在200-250間，采樣時(shí)間為4-6min；AQI>250時(shí)，采樣時(shí)間為2-4min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用Ag膜作為分級(jí)采樣的膜，對(duì)北京霧霾天氣的顆粒物進(jìn)行捕集，利用Ag膜對(duì)顆粒物的SERS作用，實(shí)現(xiàn)了二次大氣顆粒物組分的拉曼檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明捕集到Ag膜上顆粒物的在共聚焦拉曼儀上的白光顯微圖。

圖2為常規(guī)石英膜上顆粒物的拉曼譜圖。

圖3是本發(fā)明捕集到Ag膜上大氣顆粒物的SERS譜圖。

圖4為本發(fā)明捕集到Ag膜上大氣顆粒物的SERS譜圖分析。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

污染指數(shù)為300時(shí)顆粒物采集：切取直徑為25mm的圓形Ag膜作為樣品采集膜，取13個(gè)Ag膜，分別安裝在分級(jí)采樣器每一級(jí)的膜托上，在10L/min的氣體流量下，捕集5min。將樣品雙層密封于自封袋內(nèi)，單顆粒分析前在4℃條件下保存。

顆粒物制樣及檢測(cè)：將含有樣品的Ag膜切取0.5×0.5cm，用銅導(dǎo)電膠固定在載玻片上，利用共聚焦顯微拉曼光譜儀實(shí)現(xiàn)顆粒物的信號(hào)采集。其中激光波長(zhǎng)532nm，掃描曝光時(shí)間10s。

本發(fā)明中，Ag膜的厚度最好為10μm。分級(jí)采樣器采用大氣顆粒物分級(jí)碰撞采樣器(Low Pressure Impactor，DLPI)。

如圖1所示，可以明顯看出，本發(fā)明采集到的顆粒物呈單分散狀態(tài)，圖2的檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明石英膜上直接檢測(cè)到顆粒物的拉曼信號(hào)低，并且特征峰少，圖3的譜圖說(shuō)明本發(fā)明使用的方法可以得到更多大氣顆粒物的物質(zhì)特征峰，并且強(qiáng)度比常規(guī)石英膜上的樣品明顯提高，圖4的譜圖分析則可以說(shuō)明本發(fā)明使用的方法可以檢測(cè)顆粒物上的氧化石墨，硝酸鋁和硫酸銨。